■くり抜かれた三角形

 シェルピンスキーの三角形はフラクタル図形で,正三角形の各辺の中点をつないで,4つの小正三角形に分割し,真ん中を取り去り,残った3つの正三角形を同じように4つに分割して各々真ん中の三角形を取り去って,また分割していく動作を無限に繰り返してできる図形である.

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【1】シェルピンスキーの三角形

 ます単純な三角形を描き,次にもとの三角形の半分の大きさの三角形を3つ作って,もとの三角形のそれぞれの隅におく(三角形を4つの合同な三角形に分割して中央の三角形を取り除く).これを無限回繰り返す.

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 マス目の大きさを半分にした方眼紙で同じことを繰り返すと画素数は3倍になるから,そのフラクタル次元は

  2^d=3→d=log3/log2=1.585

となる.

 このようにして,シェルピンスキーの三角形のフラクタル次元は

  log3/log2=1.585

であることがわかる.

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 シェルピンスキーの三角形では,くり抜かれた三角形の大きさと数はベキ分布(パワー則,power law)にしたがう.

 もとの三角形の1辺の長さを1とすると,1回目のくり抜きのとき,1辺の長さは1/2(面積は1/4)になる.→n回目のくり抜きのとき,1辺の長さは(1/2)^n(面積は(1/2)^2n)になる.

 くり抜かれる数は1回目1→2回目3→3回目9→・・・n回目3^n-1であるから,くり抜かれる面積は

Sn=1・(1/2)^2+3・(1/2)^4+9・(1/2)^6+・・・+3^n-1・(1/2)^2n

=1/3・Σ(3/4)^n

 n→∞のとき,Sn→1/3・1/4(1−3/4)=1/3

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 一方,周長は

  3+9/2+27/4+81/8+・・・

=3(1+(3/2)+(3/2)^2+(3/2)^3+・・・)→∞

 こうして,無限の周囲が有限の面積を囲んでいることになる.

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